Medyczny Nobel 2009 za telomery i telomerazę

Odkrycie mechanizmów działania telomerów oraz odpowiedzialnej za ich syntezę telomerazy zostało uhonorowane tegoroczną nagrodą Nobla. W dziedzinie fizjologii i medycyny odbiorą ją Elizabeth Blackburn (profesor biologii i fizjologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisko, obywatelka Australii, l. 61), Carol Greider (Amerykanka, profesor biologii molekularnej i genetyki w Uniwersyteckiej Szkole Medycznej Johna Hopkinsa w Baltiomore, l. 48) oraz Jack Szostak (urodzony w Londynie obywatel USA, profesor genetyki w Massachutesetts General Hospital w Bostonie, l. 57).

Telomery, czyli charakterystyczne sekwencje nukleotydowe znajdujące się na końcach wszystkich chromosomów zostały odkryte już w latach 30. ubiegłego wieku, czyli jeszcze przed odkryciem budowy przestrzennej DNA. Już wtedy wiadomo było, że zbudowane są one z wielokrotnie powtarzających się odcinków DNA, sugerowano także ich rolę w ochronie i stabilizacji struktury chromosomów.

W latach 50., gdy zrozumiano mechanizm replikacji DNA, okazało się, że teoretycznie przy każdej kolejnej replikacji powinno następować skracanie się chromosomów o ich końcowy, kodujący odcinek. Ponieważ tak się nie dzieje, zaczęto podejrzewać udział telomerów w utrzymywaniu stałej długości chromosomów.

Eksperymenty prowadzone w latach 80. przez trójkę tegorocznych noblistów wyjaśniły, w jaki sposób telomery chronią chromosomy zarówno przed zlepianiem się ze sobą i niszczącym działaniem nukleaz, jak i przed skracaniem się podczas replikacji. Dzięki badaniom Elizabeth Blackburn i Carol Greider udało się też zidentyfikować enzym odpowiedzialny za syntezę telomerów (która zachodzi w sposób całkowicie odmienny od syntezy pozostałej części DNA chromosomalnego) oraz za dodawanie telomerów do końcowych odcinków chromosomów. Ten odkryty w 1985 r. enzym nazwano telomerazą. Zaburzenia działania telomerazy okazały się być cechą charakterystyczną dla intensywnie dzielących się komórek nowotworowych. Dalsze badania nad telomerami i telomerazą mogą zatem zaowocować opracowaniem uniwersalnego leku przeciwnowotworowego.

Komisja Noblowska w uzasadnieniu dla przyznania nagrody trójce amerykańskich genetyków podkreśla, że ich badania przyczyniły się do bliższego poznania mechanizmów powstania kilku chorób genetycznych dotyczących szpiku kostnego, płuc i skóry. Jedną z nich jest wrodzona niedokrwistość aplastyczna, w której nieprawidłowe działanie telomerazy prowadzi do obniżenia tempa podziałów komórek macierzystych szpiku i w konsekwencji do ciężkiej anemii.

Tegoroczni nobliści odkryli także, że telomery, chroniąc przed skracaniem się części kodujących chromosomów, same ulegają stopniowemu i systematycznemu skracaniu. Stąd wysnuto hipotezę o ich znaczeniu jako biologicznego zegara komórkowego. Niektórzy naukowcy spekulują, że telomery odpowiadają za starzenie się komórek, choć raczej mało prawdopodobne jest, aby były one głównym czynnikiem starzenia się całych organizmów.